DE102013016462A1

DE102013016462A1 - Ein kühlsystem mit flüssigkeitskompression

Info

Publication number: DE102013016462A1
Application number: DE201310016462
Authority: DE
Inventors: Hasan Ayarturk; Melih Akyol; Emrah Yetkiner; Ali Sakin; Mustafa Tufan; Seref Dedeoglu; Emrah Yuruklu; Yasin Ergin; Arda Odabasioglu; Gokhan Bilge; Erhan Gunes; Alperen Aksoy
Original assignee: Tofas Turk Otomobil Fabrikasi AS
Current assignee: Tofas Turk Otomobil Fabrikasi AS
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2014-04-17

Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1), das für Fahrzeuge bzw. für Mehrzwecke einen Kühlungs- und Klimatisierungskreislauf ermöglicht und ferner ein Vierwegeventil aufweist, das durch den Antrieb des von der Pumpe (4) mit Druck beaufschlagenen Wassers arbeitet und dessen Auslassöffnungen an den ersten Behälter (8) und zweiten Behälter (9) angeschlossen sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression, die für Fahrzeuge sowie für Mehrzwecke einen Kühlungs- und Klimatisierungskreislauf ermöglicht.
Stand der Technik
Ein System oder eine Einrichtung, das bzw. die für Wärmeabfuhr aus einer Umgebung mittels Kühlungskreislauf (d. h.; Verminderung der Umgebungswärme) sowie zur Versorgung der Umgebung mit frischer Luft ausgestaltet ist, wobei die übermäßige Feuchte aus der Umgebung abzuführen ist, wird als Klimaanlage bezeichnet.
Bei den Klimaanlagen angewendete Kühlungskreisläufe mit Adsorption das Kühlsystem mit Dampfkompression ist kostenintensive und Energieaufwand ist dabei zu hoch. Bei einem Kühlsystem mit Dampfkompression lässt sich keine Verdichtung im Bereich des Sattdampfes vornehmen, wo der Wirkungskoeffizient der Kühlung erhöht werden könnte. Bei einem Kühlsystem mit Dampfkompression kann keine isotherme Verdichtung verwirklicht werden. Der Energieaufwand bei einer adiabatischen Verdichtung ist hoch; um dieses Problem zu lösen, wird eine Stufenverdichtung mit Zwischenkühlung ausgeführt; jedoch Investitionskosten dafür sind hoch und dazu noch die mit einer isothermen Verdichtung erhaltene Leistung kann dabei nicht erreicht werden. Bei den Kühlsystemen mit Adsorption kann das System nicht verwendet werden, bis die Wärmequelle zur Verfügung steht (Zum Beispiel; Aufwärmzeit eines Fahrzeugmotors) und aus diesem Grund vermindert sich der Grad der Bequemlichkeit. Kosten der Erstinvestition sowie Betriebsausgaben für Systeme mit Adsorption und mit Dampfverdichtung sind hoch.
Im chinesischen Patentdokument CN101298946 gemäß dem Stand der Technik wird eine Kühlvorrichtung beschrieben, der hauptsächlich aus vier Bauteilen besteht und zum Bereich der Kühlungstechnik zugehört. In einer Kühlvorrichtung befinden sich ein Verdichter, ein Expander, ein Regenerator und ein Arbeitsmedium. Das Arbeitsmedium macht vom Expander Gebrauch um die Kühlungstemperatur zu absorbieren.
Kurze Erklärung der Erfindung
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression zu verwirklichen, dessen Erstinvestition kostengünstig und aufgewendete Energie relativ weniger ist, da für dieses System kein Gasverdichter (Kompressor) benötigt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression anzugeben, dessen Wirkungskoeffizient für Kühlung höher als der von bekannten Verfahren ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression anzugeben, in dessen Sattdampf-Bereich eine Verdichtung ausgeführt werden kann.
Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression zu schaffen, bei dem eine mit der isothermen Verdichtung vergleichbare Verdichtung (Kompression) möglich ist.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression zu schaffen, bei dem mit armer und reicher Lösung in einer geringen Konzentration gearbeitet und demzufolge das System mit geringerer Wärme betrieben werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression anzugeben, bei dem als sekundäres Flüssigkeitssystem außerhalb von H2O-NH3 oder Li-Br-H2O noch viele verschiedene Flüssigkeiten (Zum Beispiel: NaCl, Frostschutzmittel etc.) einsetzbar wären.
Ausführliche Erklärung der Erfindung
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression, das zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geschaffen wurde, ist in der beigefügten Zeichnung gezeigt; diese zeigt;
1 Eine schematische Darstellung des Kühlsystems mit einer Flüssigkeitskompression.
Die Teile in den Zeichnungen wurden einzeln nummeriert und die diesen Nummern entsprechenden Bezeichnungen unten angegeben:
Bezugszeichenliste

1: Ein Kühlsystem mit einer Flüssigkeitskompression
2: Verdampfer
3: Verflüssiger (Dampfkondensator)
4: Pumpe
5: Vierwegeventil
6: Reduzierventil
7: Expansionsventil
8: Erster Behälter
9: Zweiter Behälter

Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1), welches einen für Fahrzeuge und für Mehrzwecke vorgesehenen Kühl- und Klimatisierungskreislauf ermöglicht, umfaßt in seiner Grundform,

– mindestens einen Verdampfer (2) mit Dampf darin,
– mindestens einen Verflüssiger (Dampfkondensator) (3), der die Verflüssigung von Dampf ermöglicht,
– mindestens eine Pumpe (4), die den Umlauf der Flüssigkeit ermöglicht,
– mindestens ein Vierwegeventil (5), das den Durchfluss von Flüssigkeit ermöglicht,
– mindestens ein Reduzierventil (6),
– mindestens ein Expansionsventil (7),
– mindestens einen ersten Behälter (8), in dem die Flüssigkeit aufbewahrt wird,
– mindestens einen zweiten Behälter (9), in dem die Flüssigkeit aufbewahrt wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ansaug- und Druckleitungen der Pumpe an Einlassöffnung des Vierwegeventils (5) angeschlossen. Das Vierwegeventil (5) wird durch den Antrieb des über die Pumpe (4) mit Druck beaufschlagenen Wassers betrieben. Die Auslassöffnungen des Vierwegeventils (5) sind mit dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter verbunden. Solange die Pumpe (4) abläuft, ist es möglich, dass aus dem ersten Behälter (8) Flüssigkeit angesaugt und in den zweiten Behälter gedrängt wird. Nach einer mit dem Volumen des zweiten Behälters (9) proportional berechneter Zeit ändert das Vierwegeventil (5) die Richtung des Flusses und führt die Flüssigkeit, die es aus dem ersten Behälter angesaugt hatte, in den zweiten Behälter (8) zu.
Solange die innerhalb des ersten Behälters (8) befindliche Flüssigkeitsmenge sich vermindert, entsteht ein Vakuum infolge der Volumenerhöhung und durch Öffnen des Einwegventils in der Ansaugleitung wird der Vakuumwert erhöht und der im Verdampfer (2) befindliche Dampf wird durch die Röhre innerhalb des ersten Behälters (8) hindurch in die Flüssigkeit angesaugt. Ein Teil des Dampfes geht als Blasen in den oberen leeren Raum über. Wenn das Vierwegeventil (5) die Richtung des Durchflusses umdreht, beginnt der erste Behälter (8) mit Flüssigkeit gefüllt zu werden und wegen der Volumenverminderung nimmt der Vakuumwert ab, mit anderen Worten; der Druckwert erhöht sich. Da in diesem Fall die Ansaugleitung geschlossen und die Druckleitung geöffnet wird, gelangt das in einer Dampfphase befindliche Fluid wiederum durch die Röhre hindurch zum unteren Teil der Flüssigkeit und wird mit der Flüssigkeit zusammen in den Verflüssiger (3) zugeführt. Da die Ansaugleitung der Pumpe (4) neben dem zweiten Behälter (9), in den die Flüssigkeit einfließt, gleichzeitig auch an die Auslassöffnung des Verflüssigers (3) angeschlossen ist, entsteht der Durchfluss der Druckleitung größer als der Durchfluss der Ansaugleitung. Bevor der Ansaugprozess auf diese Weise abgeschlossen ist, wird das Innenteil des ersten Behälters (9) mit Flüssigkeit völlig gefüllt. Da die Flüssigkeit und der Dampf zusammen verdichtet werden und die Masse des Dampfes weniger als die Masse der Flüssigkeit ist, verfestigt sich dieser während der Verdichtung, wobei die Flüssigkeitstemperatur erhöht wird. Verflüssigung des noch nicht verflüssigten Dampfes sowie die Kühlung der Flüssigkeit, deren Temperatur sich erhöht hatte, geschieht im Verflüssiger (Kondensator) (3). Das Fluid, das im Verflüssiger (3) völlig verflüssigt und gekühlt ist, wird durch das Expansionsventil (7) geführt und im Verdampfer (2) verdampft, wodurch die Kühlungsfunktion gewährleistet ist.
Es ist durchaus möglich, verschiedene Ausführungen des erfindungsgemäßen Kühlsystems mit Flüssigkeitskompression (1) zu entwickeln, wobei die Erfindung grundlegend wie in den Ansprüchen angegeben ist und mit den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht zu begrenzen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 101298946 [0004]

Claims

Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1), das einen für Fahrzeuge und für Mehrzwecke vorgesehenen Kühl- und Klimatisierungskreislauf ermöglicht und in seiner Grundform gekennzeichnet durch, – mindestens einen in seiner inneren Seite Dampf enthaltenden Verdampfer (2), – mindestens einen Verflüssiger (3), der die Verflüssigung von Dampf ermöglicht, – mindestens eine Pumpe (4), die den Umlauf der Flüssigkeit ermöglicht, – mindestens ein Vierwegeventil (5), das den Durchfluss von Flüssigkeit ermöglicht, – mindestens ein Reduzierventil (6), mindestens ein Expansionsventil (7), – mindestens einen ersten Behälter (8), in dem die Flüssigkeit aufbewahrt wird, – mindestens einen zweiten Behälter (9), in dem die Flüssigkeit aufbewahrt wird.
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1) wie in Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Pumpe (4), deren Ansaug- und Druckleitungen an Einlassöffnung des Vierwegeventils (5) angeschlossen sind.
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vierwegeventil (5), welches durch den Antrieb des von der Pumpe (4) mit Druck beaufschlagenen Wassers arbeiten kann und dessen Auslassöffnungen an den ersten Behälter (8) und den zweiten Behälter (9) angeschlossen sind.
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Pumpe (4), die es ermöglicht, dass Flüssigkeit aus dem ersten Behälter (8) angesaugt und in den zweiten Behälter (9) zugeführt wird.
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Vierwegeventil (5), welches nach einer bevorzugten Zeitdauer Änderung der Strömungsrichtung der Flüssigkeit ermöglicht und die Flüssigkeit, die es aus dem zweiten Behälter (9) angesaugt hatte, in den ersten Behälter (8) verdrängt.
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Vierwegeventil (5), wobei der erste Behälter (8) beginnt mit Flüssigkeit gefüllt zu werden und infolge der Volumenverminderung der Vakuumwert sich reduziert, wenn das Vierwegeventil die Strömungsrichtung umkehrt.
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verflüssiger (Dampfkondensator) (3), der die Kondensierung des nicht verflüssigten Dampfes und Kühlung der Flüssigkeit, deren Temperatur erhöht ist, ermöglicht.
Ein Kühlsystem mit Flüssigkeitskompression (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Expansionsventil (7), wobei das verflüssigte und gekühlte Fluid durch den Verflüssiger (3) hindurch geführt und im Verdampfer (2) verdampft wird.